史利娟，牛小鐵，陳金英

(北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，北京 100042)

文中的研究?jī)?nèi)容是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況的需要而進(jìn)行的。實(shí)際零件的加工精度最高需要控制在0.01 mm，根據(jù)機(jī)床本身能達(dá)到的加工精度、加工對(duì)象的加工形狀和精度可以考慮應(yīng)用MAR-500H臥式加工中心進(jìn)行該零件的加工。在進(jìn)行加工之前，通過(guò)對(duì)實(shí)際機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)精度超差，需要進(jìn)行該機(jī)床定位精度和重復(fù)定位精度的修正。文中就是針對(duì)該情況，應(yīng)用激光干涉儀進(jìn)行MAR-500H臥式加工中心精度的檢測(cè)，并進(jìn)行補(bǔ)償，達(dá)到提高機(jī)床精度的目的。

1 任務(wù)的提出和方案的確定

(1)任務(wù)的提出

在MAR-500H臥式加工中心上進(jìn)行實(shí)際零件的加工，通過(guò)分析零件圖紙加工精度要求與實(shí)際設(shè)備的出廠精度要求，確定可以使用該設(shè)備進(jìn)行零件的加工。而在實(shí)際的加工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，機(jī)床加工精度超差，不能夠滿足零件的加工精度要求。通過(guò)分析加工零件的誤差，發(fā)現(xiàn)是機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度超差，需要進(jìn)行修正。

(2)方案的確定

根據(jù)檢測(cè)對(duì)象，確定采用先進(jìn)的激光干涉儀對(duì)機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)償。檢測(cè)原理是:通過(guò)在某一進(jìn)給軸上進(jìn)行正、負(fù)方向的多次移動(dòng)，在每一次移動(dòng)的有效行程范圍內(nèi)進(jìn)行多點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集，通過(guò)激光干涉儀的分析，能夠反映出該設(shè)備的定位精度和重復(fù)定位精度。補(bǔ)償方法是通過(guò)機(jī)床系統(tǒng)自身進(jìn)行補(bǔ)償，具體方法是根據(jù)激光干涉儀采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行反向間隙和螺距補(bǔ)償參數(shù)的修改，從而提高機(jī)床定位精度和重復(fù)定位精度。

檢測(cè)設(shè)備采用雷尼紹公司生產(chǎn)的激光頭、XL-80線性測(cè)量組件 (反光鏡+干涉鏡)和傳輸數(shù)據(jù)線以及相對(duì)應(yīng)的測(cè)試軟件進(jìn)行MAR-500H加工中心定位和重復(fù)定位精度的檢測(cè)。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前，需要進(jìn)行一些參數(shù)的設(shè)置，主要確定進(jìn)行檢測(cè)的移動(dòng)軸、移動(dòng)范圍、檢測(cè)次數(shù)、雙向檢測(cè)還是單向檢測(cè)、測(cè)試點(diǎn)數(shù)和間隔，具體設(shè)置數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 檢測(cè)數(shù)據(jù)的設(shè)置

補(bǔ)償是根據(jù)測(cè)試所得的數(shù)據(jù)，運(yùn)用機(jī)床系統(tǒng)進(jìn)行精度的補(bǔ)償，需要通過(guò)修改系統(tǒng)參數(shù)來(lái)完成。具體要修改的參數(shù)有:螺距誤差補(bǔ)償量、螺距補(bǔ)償間隔、螺距點(diǎn)數(shù)、反向間隙等。

補(bǔ)償后重新應(yīng)用相同的測(cè)試設(shè)備和檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)精度的分析，判斷參數(shù)的修改是否合適，若精度不符合需要重新進(jìn)行參數(shù)的修改和補(bǔ)償直至符和加工精度要求。

2 檢測(cè)過(guò)程和數(shù)據(jù)分析

這一部分主要是對(duì)前面所確定的方案進(jìn)行實(shí)施:對(duì)采集設(shè)備、計(jì)算機(jī)和MAR-500H加工中心進(jìn)行相應(yīng)連接;數(shù)據(jù)的采集和分析;精度的補(bǔ)償;精度補(bǔ)償后精度的驗(yàn)證。

(1)檢測(cè)儀器與設(shè)備的連接和檢測(cè)程序的編制

應(yīng)用激光干涉儀進(jìn)行機(jī)床定位精度和重復(fù)定位精度的檢測(cè)前，首先需要對(duì)激光干涉頭進(jìn)行預(yù)熱和對(duì)放置干涉頭的三腳架進(jìn)行調(diào)平，然后進(jìn)行反射鏡、干涉鏡的調(diào)光以及激光干涉頭與雷尼紹軟件之間的連接，連接后的結(jié)果如圖1所示。

圖1 檢測(cè)裝置與機(jī)床的連接

在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集前需要編制反射鏡自動(dòng)運(yùn)行的程序，按照前面進(jìn)行精度檢測(cè)所設(shè)置的數(shù)據(jù)，結(jié)合MAR-500H加工中心的數(shù)控系統(tǒng)為北一大隅，進(jìn)行程序的編制和輸入。

(2)數(shù)據(jù)的采集和精度的補(bǔ)償

在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集前，通過(guò)對(duì)已加工零件加工誤差的分析，已經(jīng)知道機(jī)床是定位精度和重復(fù)定位精度超差，需要進(jìn)行調(diào)整。在檢測(cè)時(shí)，將影響這兩個(gè)精度的反向間隙和螺距補(bǔ)償參數(shù)值都設(shè)置為零進(jìn)行檢測(cè)。

運(yùn)行雷尼紹軟件中的線性測(cè)長(zhǎng)軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，采集的數(shù)據(jù)曲線如圖2所示。從測(cè)試數(shù)據(jù)中看出，重復(fù)定位精度比較好，而定位精度不好，需要調(diào)整螺距補(bǔ)償值。

圖2 測(cè)試數(shù)據(jù)曲線1

根據(jù)采集數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行螺距補(bǔ)償參數(shù)的修改，具體的設(shè)置數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 補(bǔ)償參數(shù)

加上補(bǔ)償后，采集到的數(shù)據(jù)曲線如圖3所示。從采集到的數(shù)據(jù)曲線可以看出:重復(fù)定位精度和定位精度都能夠滿足零件加工精度0.01 mm的要求。

圖3 測(cè)試數(shù)據(jù)曲線2

(3)數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以看出，根據(jù)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的補(bǔ)償達(dá)到了提高機(jī)床的加工精度、并且滿足了實(shí)際零件的加工要求。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)比反向間隙和螺距補(bǔ)償前后的檢測(cè)數(shù)據(jù)，分析出通過(guò)設(shè)置合適的反向間隙可以提高機(jī)床重復(fù)定位精度，設(shè)置合理的螺距補(bǔ)償值可以提高機(jī)床的定位精度。從而得出，在實(shí)際的應(yīng)用中，若出現(xiàn)定位精度或重復(fù)定位精度超差的情況 (在確定機(jī)床沒(méi)有機(jī)械故障的前提下)，可以通過(guò)修改機(jī)床的反向間隙參數(shù)、螺距補(bǔ)償方式和參數(shù)值進(jìn)行機(jī)床定位精度和重復(fù)定位精度的提高。

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